CN1155823C - 毛细管电色谱或液相色谱固定相及其合成方法 - Google Patents

Abstract

一种基于硅胶整体柱的毛细管电色谱或毛细管液相色谱固定相，以毛细管为载体，由二氧化硅聚集体相互交联形成网络而得到的一整块固定相，该固定相中有贯穿孔，贯穿孔相互交联形成网络通道。该固定相由溶胶一凝胶(sol-gel)法制得，具体方法是：在添加剂存在下，正硅酸酯通过酸或碱催化水解，并缩聚，形成网状骨架结构，同时添加剂由于相分离原因，提供孔道结构，通过后续酸碱处理获得合适地表面性能，通过灼烧处理获得高的机械强度。该固定相通过键合合适的功能基，可广泛应用于各种分离分析领域。

Description

毛细管电色谱或液相色谱固定相及其合成方法

技术领域

本发明涉及毛细管电色谱或液相色谱固定相及其合成方法。

背景技术

色谱作为一种常规的分析方法和分离手段，广泛应用于科学研究的各个部门和社会生产的各个领域。色谱因能够提供各种有效的信息，如混合物的组成成分，各组分的含量等等，而广泛应用于工厂质检系统。作为一种分离手段，色谱常用来分离那些难于用其他方法分离的、高附加值的产品。但作为一种分析方法，色谱则存在耗溶剂量大，污染环境等缺陷，在仪器小型化、芯片化的今天，传统的色谱也正逐步向微柱色谱，电色谱，电泳的方向发展。其中电色谱由于兼具色谱的高选择性和电泳的高柱效，是当前研究的热点和重点之一。目前电色谱按柱的装填方式，主要有两种，填料填充柱和壁涂开管柱。填料填充柱实际是将传统色谱填料灌装到毛细管中而成，包括柱塞的烧制，填料的填充等步骤。此种类型柱能够提供高的相比，但由于制备过程繁琐，技术性很强，同时由于难于克服实际应用过程中的气泡问题，极大限制了其发展，制约了其在实践中的应用。壁涂开管柱的制备方法简单，只需在毛细管管壁涂上一层固定相，但由于其相比过小，使用时很易造成样品超载，因而也未能得到广泛的应用。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种制备简单、易于应用的毛细管电色谱或液相色谱固定相及其合成方法。

本发明提供的技术方案是：一种毛细管电色谱或液相色谱固定相，该固定相以毛细管为载体，由二氧化硅聚集体相互交联形成网络而得到的一整块固定相，该固定相中有贯穿孔，贯穿孔相互交联形成网络通道。

上述二氧化硅聚集体构成骨架，骨架大小为1～8μm，骨架结构可为片状、球形或棒状，骨架表面及内部有骨架孔，孔径为0.1nm～1μm。

上述固定相中贯穿孔的孔径为0.5～10μm。

本发明还提供了上述固定相的合成方法：将毛细管依次用NaOH溶液，二次水，盐酸，二次水冲洗，并在通N₂下烘干，得到预处理的毛细管；将水溶性高聚物或表面活性剂作为添加剂溶于pH值为1～7的醋酸水溶液，并与正硅酸酯、硅酸盐或氯硅烷混合，经水解或部分缩聚得到含有添加剂的硅溶胶；而后在20～60℃，将含有添加剂的硅溶胶灌入预处理的毛细管内发生缩聚反应，经过洗涤、干燥、灼烧处理而得到具有相互交联的硅胶骨架和相互连通的贯穿孔道的整块固定相。

上述干燥温度为30～120℃，灼烧温度为280～380℃。

本发明以正硅酸酯、添加剂、水、醇、催化剂为原料，采用溶胶-凝胶(sol-gel)技术，在毛细管中合成了硅胶整体柱，又称连续床或原位柱。二氧化硅(SiO₂)聚集体形成的网络充满整个毛细管，因而能提供大的相比，同时由于反应时引入了添加剂，随着反应的进行，凝胶化和相分离同时发生，相分离产生了硅富集相和添加剂富集相，硅富集相提供分离的场所，而添加剂富集相通过清洗，留下贯穿的孔道，提供流动相的传递通道，消除应用过程气泡导致的断流问题。通过在硅表面键合不同的反应基团，应用于不同的分离对象。如键合十八烷基，用于疏水性化合物的分离、磺胺药物的分离等，键合杯芳烃、环糊精用于手性化合物等的拆分。

具体实施方式

实施例1：取毛细管，依次用NaOH溶液，二次水，盐酸，二次水冲洗1h，后在通N₂下120℃干燥3h，两端封口备用。0.55g聚乙二醇溶于5mL pH 2.0醋酸液，向其中滴加2ml正硅酸甲酯(或二甲氧基二氯硅烷)，冰浴下剧烈搅拌，待溶液混合成均匀的一相，灌入预先处理好的毛细管中，两端用硅橡胶封口，放入烘箱40℃反应36h，冷却后取出，截掉封口。将毛细管静态放置老化，待其自然干燥并具有一定机械强度，用水洗出有机物模板聚乙二醇，然后用0.01mol/L的氨水处理，以获得适当的比表面和孔结构，再用水、甲醇冲洗并烘干，放置马弗炉中300℃灼烧8h即得硅胶整体柱，扫描电镜显示硅骨架大小约2μm，贯穿孔大小约3μm，孔径测定仪表明骨架孔大小约8～18nm。

实施例2：取毛细管，依次用NaOH溶液，二次水，盐酸，二次水冲洗，后在通N₂下120℃干燥3h，两端封口备用。2.58g硅酸钠，1.9g十六烷基三甲基溴化胺，和5mL 0.02mol/L的醋酸液充分混合后，灌入毛细管中，两端用硅橡胶封口，放入烘箱55℃反应36h，冷却后取出，截掉封口。将毛细管静态放置老化，待其自然干燥并具有一定机械强度，用水，甲醇清洗，并烘干，放置马弗炉中380℃灼烧3h即得硅胶整体柱。

实施例3：毛细管整体柱用于疏水性化合物的分离

1.整体柱表面键合十八烷基基团：5mol/L盐酸清洗本发明的整体柱柱床2h后，二次水清洗至中性，接入气相色谱系统，180℃下通N₂4h。1.0mL十八烷基三乙氧基硅烷和1.5mL无水甲苯充分混合后，引入整体柱中，保持1h，两端封口，放入烘箱116℃反应10h，用甲苯冲洗掉未反应的十八烷基三乙氧基硅烷，再用甲醇洗去甲苯，后用缓冲液平衡待用。

2.烷基苯的分离：在电色谱模式下，用上述毛细管整体柱为固定相，以pH8.3、离子浓度3mmol/L、甲醇：磷酸盐(85/15，v/v)的缓冲液为流动相，外加电压862v/cm的条件下，苯、甲苯、乙苯、丙苯12分钟内达到基线分离。

3.碱性化合物的分离：在电色谱模式下，用上述毛细管整体柱为固定相，以pH8.3、离子浓度3mmol/L、甲醇：磷酸盐(70/30，v/v)的缓冲液为流动相，外加电压862v/cm的条件下，对甲基苯胺，萘胺和联苯胺8分钟内达到基线分离。

实施例4：毛细管整体柱用于药物的分离

1.整体柱表面键合十八烷基基团：5mol/L盐酸清洗本发明的整体柱柱床2h后，二次水清洗至中性，接入气相色谱系统，180℃下通N₂4h。1.0mL十八烷基三乙氧基硅烷和1.5mL无水甲苯充分混合后，引入整体柱中，保持1h，两端封口，放入烘箱116℃反应10h，用甲苯冲洗掉未反应的十八烷基三乙氧基硅烷，再用甲醇洗去甲苯，后用缓冲液平衡待用.

2.磺胺药物的分离：在加压电色谱模式下，用上述毛细管整体柱为固定相，以pH5.0、离子强度2mmol/L、甲醇：磷酸盐(30/70，v/v)的缓冲液为流动相，电压为-5kv，泵流速为10ul/min，磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺醋酰钠、磺胺甲硝唑能达到基线分离。

实施例5：毛细管整体柱用于异构体和手性拆分

1.整体柱表面键合β-环糊精基团：5mol/L盐酸清洗本发明的整体柱柱床2h后，二次水清洗至中性，接入气相色谱系统，180℃下通N₂4h备用。取经真空干燥过的β-环糊精1g，以无水二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂，NaH为催化剂，在室温下搅拌反应1h，滤去未反应的固体，于滤液中加入KH-560(γ-(环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷)2ml，注入上述整体柱中，将反应温度提高到110℃继续反应10h，而后依次用DMF、甲醇、缓冲液洗涤并平衡。

2.硝基苯酚位置异构体的分离：在电色谱模式下，以上述整体柱为固定相，以pH7.0，20mmol/L的K₂HPO₄-H₃PO₄为流动相，外加电压500v/cm条件下，邻、间、对硝基苯酚基线分离。

3.安息香的手性拆分：在电色谱模式下，以上述整体柱为固定相，以pH6.0，0.5％TEAA：甲醇(98/2，v/v)，外加电压-500v/cm条件下，安息香消旋体得到了较好的拆分。

Claims (5)

1.一种毛细管电色谱或液相色谱固定相，其特征在于：该固定相以毛细管为载体，由二氧化硅聚集体相互交联形成网络而得到的一整块固定相，该固定相中有贯穿孔，贯穿孔相互交联形成网络通道。

2.根据权利要求1所述的固定相，其特征在于二氧化硅聚集体构成骨架，骨架大小为1～8μm，骨架结构为片状、球形或棒状，骨架表面及内部有骨架孔，孔径为0.1nm～1μm。

3.根据权利要求1或2所述的固定相，其特征在于：固定相中贯穿孔的孔径为0.5～10μm。

4.权利要求1所述固定相的合成方法，其特征在于：将毛细管依次用NaOH溶液，二次水，盐酸，二次水冲洗，并在通N₂下烘干，得到预处理的毛细管；将水溶性高聚物或表面活性剂作为添加剂溶于pH值为1～7的醋酸水溶液，并与正硅酸酯、硅酸盐或氯硅烷混合，经水解或部分缩聚得到含有添加剂的硅溶胶；而后在20～60℃，将含有添加剂的硅溶胶灌入预处理的毛细管内发生缩聚反应，经过洗涤、干燥、灼烧处理而得到具有相互交联的硅胶骨架和相互连通的贯穿孔道的整块固定相。

5.根据权利要求4所述的固定相的合成方法，其特征在于：干燥温度为30～120℃，灼烧温度为280～380℃。